邻近下穿徐兰高铁运营线顶管电缆通道专项方案及变形监测分析

李广彬

摘要：近年来，随着城市建设的飞速发展，邻近地铁站以及隧道的基坑工程项目日益增多，而且邻近地铁站的基坑工程项目越来越趋向于“深、大、复杂”的特征。由于支护设计方案不合理或施工质量不可靠，常会导致支护结构承载力丧失或体系变形过大或结构局部失稳破环，造成基坑安全事故，进而影响地铁站的安全。因此，为保证地铁站及隧道工程的安全，基坑支护方案的合理选择和基坑变形的实时监测变得尤为重要。

关键词：邻近地铁站;深基坑支护;方案;变形监测

1地铁车站深基坑监测的重要性

在传统工作人员的意识中，地铁车站深基坑开挖被认为是一个比较简单的工程，不考虑与深基坑的安全有關。在以往的理论经验中，虽然土体开挖引起的应力场变化较早，但深基坑的稳定性受到影响。深基坑施工监测的主要功能是实时报警相关风险因素，以及现场数据的采集和集成。因此，在地铁车站深基坑施工过程中，地下连续墙的内部支护方法是最广泛的方法。根据相关设计和规划，确保深基坑施工能够与监测相结合，保证深基坑开挖和运营的安全，并及时合理地采用深基坑监测方法，获得现场数据和动态施工。

2工程概况

2.1工程简介

郑州市轨道交通10号线一期工程郑州西站主变电站及外部电源工程坛山～郑州西站线路连接郑州西站主变和坛山变两座变电站，邢寨～郑州西站线路连接郑州西站主变和邢寨变两座变电站。郑州西站主变位于中原路与杜鹃南路交叉口西侧，坛山变位于禹锡路与荥泽大道交叉口西侧，邢寨变位于京城路与健康北一路交叉口东侧。

2.2邢寨～主变电站电缆隧道

邢寨～主变电站线路呈L形，分别沿中原西路、京城路及健康北一路敷设，中原西路段沿道路南侧敷设，京城路段沿道路东侧敷设，健康北一路段沿道路北侧敷设。线路总长3692.782m，共设置25座顶管工作井，主要采用顶管法施工，其中12#、13#下穿徐兰高速。

3 顶管顶进施工

顶管施工工艺流程

本工程顶管施工采用泥水平衡顶管施工，管材为钢筋混凝土“F型”管，管道顶进平布置如下：

泥水平衡顶管

泥水平衡顶管掘进，一方面在顶管过程中与其所处土层的土压力和地下水压力处于平衡状态;另一方面，其排土量与掘进机切削刀盘破碎下来土的体积处于一种平衡状态。只有同时满足这两个条件，才算真正的泥水平衡。掘进机完全进入土层以后，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接在一起，重新顶进，这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。

掘进机在掘进过程中，采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过程中，可以获得控制整个管道水平、垂直向10cm内的偏离精度。

当工作井完成以后，经调试完毕的液压系统，顶管掘进机便通过运输至工地，并安装就位至导轨上，微型掘进设备还包括，操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置，激光定位装置，减摩剂搅拌注入装置，泥水处理装置;其他辅助装置包括起重机，发电机、卡车、电焊机等。随后，微型掘进装置上。

泥水平衡顶管施工的优点：

（1）适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。

（2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，因而由顶管引起的地面沉降较小。

（3）与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表现得更为突出，所以特别适用于长距离顶管。

施工工艺流程：

4监测方案

4.1工作井围护结构设计情况

12#、13#均采用倒挂井壁法进行施工。工作井围护结构均采用钢格栅初支+型型钢支撑的支护体系。钢格栅初支厚度300mm，喷射混凝土强度C25，钢格栅采用C22、C14钢筋制作，井壁格栅每榀沿基坑开挖深度方向第一榀间距550mm，其余间距500mm;封底格栅每榀间距500mm。每榀格栅采用C22钢筋进行连接，竖向连接筋内外双层，间距500mm。格栅内外两侧均设置A6@150mm*150mm钢筋网片。基坑内支撑采用HW250*250*9*14的型型钢支撑，间距同钢格栅间距，始发井角部各设计1道斜撑，接收井除角部斜撑外，在基坑中部设置2道对撑。除井壁前5道钢格栅外，其余钢格栅位置均设置Φ42小导管进行注浆加固，环向间距1m。

4.2顶管下穿徐兰高速是本工程的重点

邢寨至郑州西站主变电站电缆隧道在12#-13#工作井之间下穿徐兰高速，顶管覆土深度约6m，与东侧桥墩最小净距14.7m，与西侧桥墩最小净距12.4m，桥墩沉降控制在2mm内。下穿过程中易引起地面沉降及构筑物裂缝等。为确保安全，采取以下技术措施：

（1）对构筑物、地表和墩身结构的变形进行监测。如监测发现其地基基础变形过大且不收敛，立即启动应急预案，并通知建设单位、监理、设计各方及铁路部门，共同商议解决。

（2）构筑物沉降、差异沉降及倾斜控制值参照图纸或《城市轨道交通工程监测技术规范》取值，参考值为：沉降控制值20mm，变化速率控制值2mm/d，差异沉降控制值：0.001L。施工前应同铁路产权单位、管理单位沟通进一步确定其变形控制值。

（3）严格控制顶管机推进压力和排泥量。

结论

综上所述，在施工监测方法的支持下，可以为地铁车站深基坑安全施工提供技术保证，使深基坑处于安全施工的状态，并且深基坑结构可以得到很好的保护。深基坑监测也为地铁站下游安全实施施工提供了必要的基础。因此，在提高地铁深基坑施工水平的同时，改善了施工条件，科学地应用监测方法和安全施工，将对深基坑项目的施工得到改善和提高，实现了地铁站的科学建设。

参考文献：

[1]薛飞，蒋文杰，王天佐，蔡敏钧.上海天山路地铁车站深基坑开挖施工监测分析[J].绍兴文理学院学报（自然科学），2021，41（01）：22-28.

[2]王贤岗.深基坑混凝土内撑梁换撑与拆除施工技术浅析[J].福建建材，2021（01）：93-95.